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研究生:曾亭瑜
研究生(外文):Ting-yu Tseng
論文名稱:輕便節能型跨越階梯型障礙載具之研製
論文名稱(外文):Development of Green Energy of an Platform Vehicle for Acrossing Straight Stair-type Obstacles
指導教授:謝振輝詹福賜詹福賜引用關係
指導教授(外文):Chen-Huei HsiehFu-She Jan
學位類別:碩士
校院名稱:建國科技大學
系所名稱:自動化工程系暨機電光系統研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:跨越階梯型障礙載具節能系統
外文關鍵詞:Stair-ClimbingVehicleEnergy-Sving System
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近年來,政府雖極力於無障礙空間之改善,但仍有許多場所沒有或不利於設置障礙坡道、跨越階梯型障礙載具或電梯;另外,快速邁入老年化的台灣,行走不便的老人愈來愈多,很大比例的老人又居住在透天住宅且一樓無孝親房之設置,若因經濟、空間及施工等因素無法裝置電梯;以上二種狀況對行走不便或乘坐輪椅者,都會造成其生活上極大之困擾及不便。為解決上述難題,國內外廠商研製出不少輔助行走不便或乘坐輪椅者上下樓梯之載具,但普遍存在著使用不方便、價格昂貴、體積太大而不適合設置於一般住宅之樓梯尺寸等缺點。
因此,本研究從應用配重原理來設計節能系統出發,先使馬達尺寸(或需求扭力)變小,再配合以載具結構、傳動機構及馬達驅動與控制一併設計著手研究,期望研製出一台廉價的「輕便節能型跨越階梯型障礙載具」,使其不僅能使「公用型跨越階梯型障礙載具」節能化且能適用於一般透天住宅之樓梯尺寸之安裝尺寸需求。在機構、結構設計上,使用SolidWorks進行設計,在機構應力上,使用SolidWorks Simulation進行安全係數分析。本研究之主要貢獻在於達到跨越階梯型障礙載具之輕便化及節能化之目標,研究成果可適用於一般家庭及公用場所,並且使用者能夠自行操作而不需他人協助。

Recently, although the government has engaged to improve the obstacle-free space, there still exist many places where are inconvenient to those people who are lame. The thesis aims at developing a stairs-climbing vehicle to help people when they need to take wheelchair to go upstairs or downstairs. The stair-climbing vehicles available in the market are primarily designed for public places. Because the prices of these products are expensive and the size of these products is too large to math the stair width in the house where have no elevator installed, it is very difficult for the stair-climbing vehicle to set up in the house.
Therefore, firstly, the thesis starts from designing the energy-saving system by using balance principle, which will be installed on the stairs-climbing vehicle. With the help of the energy-saving system, the torque requirement of motor to driving the stairs-climbing vehicle can thus be greatly reduced. And then, both the mechanism and the control system of the vehicle are also well designed to develop a “Convenient and Energy-saving stair-climbing vehicle”. This design concept is employed to design both household type and public type vehicle. In this thesis, the Solidworks is used to design mechanism and structure, and in the stress analysis, the Solidworks Simulations is used to analyze the coefficient of safety. The main contribution of this thesis is to develop a stair-climbing vehicle which achieves the goal of both energy-saving and convenient. Most importantly, result of research is applicable for general house and public places, and user can operate by himself.

中文摘要 I
Abstract III
目錄 V
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研就動機與目的 2
1.3 文獻探討 4
1.4 研究方法 11
1.5 論文架構 13
第二章 載具結構、傳動結構及節能系統設計 14
2.1載具機構設計 15
2.1.1載具主體 15
2.1.2 軌道 20
2.1.3 可旋式輪椅固定裝置 22
2.2 傳動結構設計 24
2.2.1馬達選用 26
2.2.2渦輪減速機選用 29
2.2.3齒輪選用 30
2.3 節能系統設計 30
2.3.1 配重方法 31
2.3.2 系統設計 33
第三章 機構負載分析 38
3.1 C型軌道負載分析 40
3.1.1 方法與步驟 40
3.1.2 分析結果 42
3.2 載台負載分析 45
3.2.1方法與步驟 46
3.2.2分析結果 48
第四章 電路設計及控制方法 52
4.1 控制電路 52
4.2 電路設計 53
4.3 控制箱 54
第五章 實際案例設計 56
5.1家用型 57
5.2公用型 61
第六章 結果與討論 65
6.1 節能效率之差異性 65
6.2實際案例設計結果 65
6.3運行速度計算 67
6.4與市售產品之比較 67
第七章 結論與未來展望 71
7.1 結論 71
7.2 未來展望 71
參考文獻 72
附錄一:機體結構零件組成 74


[1] 機器人學院,http://www.erobot.com.tw/teach_on_line/robot/index.htm。
[2] 洪世勲,搬重物爬樓梯車,中華民國專利公報,民82, 新型第82209551號。
[3] 篤裕達,足走式樓梯車,中華民國專利公報, 新型,民84, 新型第82200807號。
[4] 輔具產業聯盟,http://www.enable.com.tw。
[5] iBOT Mobility System,http://www.ibotnow.com。
[6] Juan, J. and S. Hirose, 2004, ”Research on Leg-Wheel Hybrid Stair-Climbing robot,” Proc. of the 2004 IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics, Shenyang, China, pp.654-659.
[7] Liu, J., Y. Wang, S, Ma and B. Lin, 2005, “Analysis of Stairs-Climbing Ability for Tracked Reconfigurable Modular Robot, ” Proc. of the 2005 IEEE Int. Workshop on Safety, Security and Rescue Robotics, Kobe, Japan, pp.36-41.
[8] Bang, Y. B., C. H. Lee, J. H. Yoo, K. M. Lee and I. S. Kim, “Two-Legged Stair-Climbing Wheelchair and Its Stair Dimension Measurement Using Distance Sensors”, 2011, 11th International Conference on Control, Automation and Systems, Oct. 26-29, Gyeonggi-do, Korea.
[9] Fang, L., T. Lu1, K. Yuan, X. L. Li, 2011, “Design and Development of an Electric-Powered Stair-climbing Wheelchair”, Proc. of the 8th World Congress on Intelligent Control and Automation, June 21-25, Taipei, Taiwan.
[10] 勝特力,http://www.100y.com.tw。
[11] 頂尖無障礙科技股份有限公司,
http://www.freespace.com.tw/product2.asp。
[12] 遠德科技,http://www.prisima.com/prodhiro320.html。
[13] 台灣福祉科技有限公司,
http://www.taiwanhomecare.com/fu_product03b.html。
[14] 全重股份有限公司,
http://www.xajong.com.tw/dc_motor-01.htm。
[15] 龍震工作室,Solidworks2009進階設計,博碩文化,2009。

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